Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Водоносные коллекторы и водоупоры горных пород

Водоносность трещиноватых пород

Трещинными коллекторами называют трещиноватые скальные породы, как изверженные, так и осадочные (песчаники, кварциты, туфы и т.п.) аккумулирующие и фильтрующие подземные воды. Воды в них перемещаются по системе сопряженных трещин - узких щелей различных размеров, образовавшихся в горных породах под воздействием тектонических, климатических и геоморфологических факторов. В одних случаях имеется едва заметная система плоскостей без видимого перемещения по ним, в других хорошо выражены перемещения. Трещинные воды сравнительно слабо воздействуют на стенки каналов. Но в процессе развития геологических структур изменяются и условия движения подземных вод; трещины часто заполняются кристаллами различных солей, рудными минералами или глинистым материалом. Анализируя характер выполнения трещин, а также характер контактов между боковыми породами, можно судить о составе природных растворов в прошлые времена (палеогидрогеология).

Подземные воды, распределяясь по трещинам горных пород, образуют водоносные горизонты и зоны, форма которых определяется типом трещиноватости. Отчетливо выделяются воды, приуроченные к тектоническим трещинам, к трещинам коры выветривания и литогенетическим.

В условиях развития тектонической трещиноватости, особенно при наличии сложных деформаций с разрывами, расположение водообильных зон подчиняется тектоническим закономерностям, и ориентировка их зависит от типа геологических структур. Обычно в подобных районах имеется сложная сеть трещин, изучение которой требует большого внимания.

В гранитных массивах или массивах, сложенных метаморфическими породами, покрытыми осадочными свитами, большое значение для подземных вод имеют хорошо выдержанные системы поперечных деформаций.

В складчатых районах водообильные зоны вытянуты по осям перегибов антиклиналей, но наибольшее значение имеют крупные молодые диагональные трещины и разрывы.

В условиях надвиговых структур плоскости надвигов, ориентированные перпендикулярно давлению, часто бывают закрытыми и обычно играют роль барражей, преграждая доступ воде. Водообильная же зона располагается вблизи этих плоскостей, по более крутым поперечным и диагональным трещинам. В Копет-Даге П. И. Калугиным отмечены крупные диагональные разрывы; здесь хорошо выражена Копет-Дагская термальная зона, приуроченная к сбросовым деформациям вдоль подошвы Копет-Дага. С этой зоной связан ряд восходящих источников.

Литогенетические трещины, развивающиеся в пределах всей толщи пород, благоприятствуют образованию потоков и бассейнов грунтовых вод (рис.1). Наиболее мощные грунтовые потоки формируются в областях развития четвертичных лав. Трещиноватые лавы, часто подстилаемые брекчиями и галечниками, обычно выполняют неровности древнего рельефа. В результате этого в погребенных долинах, на контакте водоупорных коренных пород и лав создаются грунтовые потоки, которые появляются на дневной поверхности в местах глубокой эрозии в виде мощных источников.

Литогенетические трещины обусловливают также водоносность артезианских бассейнов платформенных областей. А. С. Новикова (1951), изучая трещиноватость осадочных пород восточной части Русской платформы, пришла к выводу о том, что широко развитые здесь трещины образовались в процессах диагенеза и уплотнения пород, причем частота трещин зависит главным образом от мощности пород. В горизонтальных слоях выделяются три группы трещин:

1) трещины, перпендикулярные слоистости, наиболее характерные для известняков и доломитов;

Подземные воды в лавовых потоках

Рис. 1. Подземные воды в лавовых потоках

1 - молодые лавовые излияния; 2 - более древние трещиноватые лавы; 3 - лавовые брекчии и аллювиальные галечники, погребенные под лавовым покровом; 4 - коренные водоупорные породы; 5 - уровень воды; 6 - направление движения воды в подлавовых потоках грунтовых вод; 7 - места поглощения поверхностных водотоков; 8 - крупные источники по краям лавовых потоков

2) трещины, располагающие под углом к слоистости, обычно наблюдаемые в песчаниках;

3) трещины сложного рисунка, характерные для глин, опок и мергелей.

В дислоцированных слоях наблюдаются, кроме того, трещины, не связанные с отдельными пластами. Они пересекают слои различного состава и твердости и преломляются на границах раздела между слоями. Обычно они выполнены кварцем, баритом и т. п. Во многих трещинах на поверхности стенок наблюдаются штрихи, борозды и зеркала скольжения. Расстояния между трещинами не имеют видимой связи ни с мощностью, ни с составом пород. Эти трещины, имеющие подчиненное значение, А. С. Новикова называет «трещинами локального распространения» и считает их дополнительными к трещинам, образовавшимся в процессе диагенеза и уплотнения пород.

Трещины выветривания возникают под влиянием температурного режима поверхностных слоев земли. Они очень прихотливы, имеют самые разнообразные размеры и часто бывают заполнены глинистым материалом. Разновидностью трещин выветривания являются трещины скола, образующиеся в процессе формирования речных долин и обычно параллельные простиранию косогоров; эти трещины способствуют развитию оползней и обвалов.

Температурные условия - нагревание и охлаждение горных пород - передаются с поверхности в глубину и в стороны по трещинам. Особенно интенсивное разрушение пород вызывается чередованием замерзания и оттаивания в них воды. Воздействие температурных факторов на горные породы распространяется вглубь по определенным законам (зоны суточных, годовых, многолетних и вековых колебаний), из которых следует, что зона наибольшей трещиноватости, а, следовательно, и обводненности, должна распространяться до глубины 2-3 м; далее, до глубины 20-30 м располагается зона меньшей трещиноватости; глубже количество трещин и обводненность пород уменьшаются еще более. В условиях Казахстана и Забайкалья, отличающихся крайней резкостью климата и огромными амплитудами колебаний температуры, выветривание должно распространяться на большие глубины.

По мнению Н. И. Толстихина, большая глубина коры выветривания подтверждается характером распределения окисленных руд, которые встречаются во многих месторождениях Забайкалья на глубине до 100 м, а в некоторых случаях, особенно в карбонатных породах, и на глубине свыше 200 м. Более сильному разрушению подвергаются склоны гор, обращенные к югу, вследствие чего кора выветривания развивается на горных массивах асимметрично.

Развитие глинистого делювиального шлейфа прекращает доступ в трещины атмосферных осадков и сокращает площадь области питания. В то же время в результате глинизации трещин подошвы массива происходит естественный подпор, накопление воды, повышение уровня воды в трещинах.

Обнажение свежих участков трещиноватых пород, особенно в случае глубокого разрыва, вызывает дренаж трещинных вод и общее понижение уровня. Размывание массивов скальных пород поверхностными водами сопровождается уничтожением коры выветривания, представляющей с точки зрения водоносности особый интерес. Нивелирование рельефа при трансгрессии моря приводит к смыву коры выветривания и уничтожению верхней, наиболее трещиноватой и водообильной зоны.

В Забайкалье, в зависимости от рельефа, намечается следующая схема водоносности трещиноватых пород (рис 1.2).

I. Зона интенсивной трещиноватости на водоразделе (зона аэрации); циркуляция вод интенсивная, инфильтрация значительная. Большинство трещин временно водоносны.

II. Зона постоянно циркулирующих вод» с ослабленной трещиноватостью пород в центральной части массива и повышенной вблизи склонов, особенно на южной стороне.

III. Зона вод замедленной циркуляции с пониженной трещиноватостью пород.

Схема водоносности трещиноватых пород в условиях Забайкалья (по Н. И. Толстихину)

Рис. 1.2 Схема водоносности трещиноватых пород в условиях Забайкалья (по Н. И. Толстихину)

I - зона аэрации; II - зона постоянно циркулирующих вод; III - зона вод замедленной циркуляции; 1 - делювий; 2-коренные породы с интенсивной трещиноватостью; 3 - коренные породы с ослабленной трещиноватостью; 4 - источник.

Условия питания подземных вод, развитых в трещиноватых породах, зависят в основном от рельефа, характера покровных образований и количества выпадающих осадков. Наибольшее количество открытых трещин приурочено к более крутым склонам, где под влиянием силы тяжести продукты физического и химического выветривания перемещаются вниз. Здесь при большом уклоне зеркала грунтовых вод происходит лучшее вымывание обломочного материала. На холмистых обнаженных водоразделах по трещинам легко может происходить инфильтрация. Наибольшее значение инфильтрация приобретает на более пологой нижней части склонов, перекрытых с поверхности грубообломочным материалом.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее